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DE102004014538A1 - Method for controlling a BiLevel device and BiLevel device - Google Patents

Method for controlling a BiLevel device and BiLevel device Download PDF

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DE102004014538A1
DE102004014538A1 DE102004014538A DE102004014538A DE102004014538A1 DE 102004014538 A1 DE102004014538 A1 DE 102004014538A1 DE 102004014538 A DE102004014538 A DE 102004014538A DE 102004014538 A DE102004014538 A DE 102004014538A DE 102004014538 A1 DE102004014538 A1 DE 102004014538A1
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DE
Germany
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air flow
inspiratory
threshold
mode
expiratory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102004014538A
Other languages
German (de)
Inventor
Stephan Gabriel
Ellis Whitehead
Harald Genger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seleon GmbH
Original Assignee
Seleon GmbH
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Publication date
Application filed by Seleon GmbH filed Critical Seleon GmbH
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Priority to DE502005002662T priority patent/DE502005002662D1/en
Priority to EP05733699A priority patent/EP1727580B1/en
Priority to DE112005001264T priority patent/DE112005001264A5/en
Priority to PCT/DE2005/000534 priority patent/WO2005092414A1/en
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Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines BiLevel-Geräts. Das Verfahren umfasst wiederholtes Messen eines Luftflusses, Wählen eines Exspirationsschwellenwerts sowie Wählen eines Inspirationsschwellenwerts. Es wird in einen Inspirationsmodus umgeschaltet, falls der Luftfluss bei einem Vergleich mit dem Exspirationsschwellenwert größer als der Exspirationsschwellenwert ist. Es wird in einen Exspirationsmodus zurückgeschaltet, falls der Luftfluss bei einem Vergleich mit dem Inspirationsschwellenwert kleiner als der Inspirationsschwellenwert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein BiLevel-Gerät zur Durchführung des Verfahrens.This invention relates to a method of controlling a BiLevel device. The method includes repeatedly measuring an airflow, selecting an expiratory threshold, and selecting an inspiratory threshold. It switches to an inspiratory mode if the airflow is greater than the expiratory threshold when compared to the expiratory threshold. It returns to an expiratory mode if the airflow is less than the inspiratory threshold when compared to the inspiratory threshold. Furthermore, the invention relates to a BiLevel device for carrying out the method.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sowie ein BiLevel-Gerät, das ein solches Verfahren durchführt. Konkret bezieht sich diese Erfindung darauf, wie trotz der vom BiLevel-Gerät erzeugten Druckschwankungen Inspiration und Exspiration sicher erkannt werden.The The invention relates to a method in the preamble of Claim 1 type and a bi-level device, such a method performs. Specifically, this invention relates to how, despite the BiLevel device generated Pressure fluctuations inspiration and expiration can be reliably detected.

BiLevel-Geräte wie auch die etwas einfacheren CPAP-Geräte dienen der pneumatischen Schienung der Atemwege um obstruktive Atemstörungen während des Schlafens zu verhindern.BiLevel devices as well the somewhat simpler CPAP devices serve the pneumatic splinting of the respiratory tract to obstructive breathing disorders during the To prevent sleeping.

Zur Behandlung von Apnoen wurde die CPAP (continuous positive airway pressure)-Therapie entwickelt, die in Chest. Volume No. 110, Seiten 1077–1088, Oktober 1996 und Sleep, Volume No. 19, Seiten 184–188 beschrieben wird. Ein CPAP-Gerät erzeugt mittels eines Kompressors oder einer Turbine einen positiven Überdruck bis zu etwa 30 mbar und appliziert diesen vorzugsweise über einen Luftbefeuchter, über einen Schlauch und eine Nasenmaske in den Atemwegen des Patienten. Dieser Überdruck soll gewährleisten, dass die oberen Atemwege während der gesamten Nacht vollständig geöffnet bleiben und somit keine Apnoen auftreten ( DE 198 49 571 A1 ), die den Schlaf des Patienten stören. Der erforderliche Überdruck hängt unter anderem von dem Schlafstadium und der Körperposition des Schlafenden ab.For the treatment of apneas, continuous positive airway pressure (CPAP) therapy was developed in Chest. Volume No. 110, pages 1077-1088, October 1996 and Sleep, Volume No. 19, pages 184-188. A CPAP device generates by means of a compressor or a turbine a positive overpressure up to about 30 mbar and applies it preferably via a humidifier, a hose and a nasal mask in the respiratory tract of the patient. This overpressure is intended to ensure that the upper respiratory tract remains fully open throughout the night and thus no apnea occurs ( DE 198 49 571 A1 ), which disturb the sleep of the patient. The required overpressure depends, among other things, on the sleep stage and the body position of the sleeping person.

Der Überdruck wird von Patienten oft als störend empfunden. Um den Überdruck so gering wie möglich aber so hoch wie nötig einzustellen wurden so genannte Auto CPAP-Geräte (vgl. 1) entwickelt. Algorithmen zur Einstellung des optimalen Überdrucks sind beispielsweise aus den WO 00/24446 A 1, WO 02/00283 A 1 und WO 02/083221 A 1 bekannt. Zusätzlich zum Luftdruck wie bei einfacheren CPAP-Geräten wird bei Auto CPAP-Geräten zusätzlich der Luftfluss zum Patienten gemessen. Bei der Verarbeitung des Luftflusses werden Maxima und Minima in der zeitlichen Ableitung des Luftflusses gesucht und anhand dieser Extrema Inspirations- und Exspirationsphasen bestimmt.The pressure is often perceived by patients as disturbing. In order to set the overpressure as low as possible but as high as necessary, so-called Auto CPAP devices (cf. 1 ) developed. Algorithms for setting the optimum overpressure are known, for example, from WO 00/24446 A1, WO 02/00283 A1 and WO 02/083221 A1. In addition to air pressure, as with simpler CPAP devices, Auto CPAP devices also measure airflow to the patient. In the processing of the air flow, maxima and minima in the time derivative of the air flow are searched for and determined on the basis of these extremes of inspiration and expiration phases.

Ein anderer Ansatz, um die pneumatische Schienung für den Patienten möglichst wenig unangenehm zu machen, sind so genannte BiLevel-Geräte. BiLevel-Geräte unterstützen die Atmung des Patienten dadurch, dass dem Patienten während der Inspiration ein etwas höherer Druck als während der Exspiration appliziert wird.One another approach to the pneumatic splint for the patient as possible To make little unpleasant, are so-called bi-level devices. BiLevel devices support the Respiration of the patient by the patient during the Inspiration a little higher Pressure as while the expiration is applied.

Aufgrund der unterschiedlichen Drücke während der Inspiration und Exspiration ist es bei BiLevel-Geräten notwendig, Inspirations- und Exspirationsphasen zu bestimmen. Bei den aus den WO 98/35715 A1 und EP 0 656 216 A2 bekannten BiLevel-Geräten wird die zeitliche Ableitung des Luftflusses mit Schwellenwerten verglichen um zwischen Inspirations- und Exspirationsphasen zu unterscheiden. Laut WO 98/35715 A1 war dieses Verfahren im Stand der Technik üblich (übergreifender Absatz von Seiten 1 und 2).Due to the different pressures during inspiration and expiration, it is necessary for BiLevel devices to determine inspiratory and expiratory phases. In the from WO 98/35715 A1 and EP 0 656 216 A2 known BiLevel devices, the time derivative of the air flow with thresholds is compared to distinguish between inspiration and expiratory phases. According to WO 98/35715 A1, this method was common in the prior art (comprehensive paragraph of pages 1 and 2).

Es ist bei BiLevel-Geräten technisch schwierig die Übergänge zwischen Inspiration und Exspiration exakt aufgrund des Luftflusses zu erfassen, weil genau bei diesen Übergängen der Druck geändert werden soll. Durch die Druckänderung wird die Luft im Beatmungsschlauch und den Lungen des Patienten leicht komprimiert oder expandiert, wodurch dem durch die Atmung erzeugten Luftfluss ein durch die Druckänderung erzeugter Luftfluss überlagert wird. Der durch die Druckänderung erzeugte Luftfluss ist nun genau bei den Zeitpunkten besonders groß, die exakt erfasst werden sollen.It is on BiLevel devices technically difficult the transitions between Capture inspiration and expiration precisely due to air flow because exactly at these transitions the Changed print shall be. By the pressure change The air in the breathing tube and the lungs of the patient slightly compressed or expanded, which causes breathing generated air flow superimposed on a generated by the pressure change air flow becomes. The one by the pressure change generated air flow is now just at the times particularly large, the exact should be recorded.

Problematisch ist auch, dass eine Ableitung wie eine Hochpassfilterung wirkt und so zu einer Aufrauhung des Signals führt. Hierbei tritt Rauschen stärker hervor. Aufgrund der Rauheit des Signals kann der einfache Vergleich mit Schwellenwerten zu falschen Ergebnissen führen. Deshalb wird in der WO 02/083221 A2 die Ableitung mit einer Tiefpassfilterung kombiniert und dies als "Schätzen der Ableitung" bezeichnet. Eine Tiefpassfilterung hat andererseits den Nachteil, dass sie den Anstieg oder Abfall eines Signals verzögert.Problematic is also that a derivative acts like a high-pass filtering and thus leads to a roughening of the signal. This causes noise stronger out. Due to the roughness of the signal, the simple comparison with thresholds lead to incorrect results. That is why in the WO 02/083221 A2 combines the derivative with low-pass filtering and this as "treasuring the Derivative ". On the other hand, low-pass filtering has the disadvantage that it causes the Rise or fall of a signal delayed.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren sowie ein verbessertes BiLevel-Gerät anzugeben, die die Zeitpunkte der Übergänge zwischen Inspiration und Exspiration genauer erfassen und damit die Inspirations- und Exspirationsphasen exakter bestimmen.It Object of the invention an improved method and an improved BiLevel device indicate the dates of the transitions between inspiration and Detecting expiration more accurately and thus the inspiratory and expiratory phases determine more precisely.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst.These The object is achieved by the teaching of the independent claims.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.preferred embodiments The invention are the subject of the dependent claims.

Vorteilhaft an Vergleichen des Luftflusses mit Schwellenwerten ist, dass hierbei eine Aufrauhung des Luftflusses durch eine zeitliche Ableitung sowie eine Verzögerung durch Tiefpassfilterung vermieden wird.Advantageous Comparing the airflow with thresholds is that here a roughening of the air flow through a time derivative as well a delay is avoided by low-pass filtering.

Das Wählen des minimalen Luftflusses während der vorangehenden Exspirationsphase als Schwellenwert unmittelbar nach dem Umschalten in einen Inspirationsmodus sowie das Wählen des maximalen Luftflusses während der vorangehenden Inspirationsphase als Schwellenwert unmittelbar nach dem Umschalten in einen Exspirationsmodus verhindert, dass aufgrund der mit der Druckänderung einhergehenden Schwankungen des Luftflusses zu schnell ein weiteres Umschalten in den anderen Atmungsmodus erfolgt.The Choose the minimum air flow during the previous expiratory phase as a threshold immediately after switching to inspiratory mode and selecting the maximum air flow during the previous inspiratory phase as a threshold immediately after switching to an expiratory mode prevents due to the pressure change Fluctuations in the flow of air too quickly become another Switching to the other respiratory mode is done.

Auch das zusätzliche Vergleichen der Ableitung des Luftflusses mit unterschiedlichen Schwellenwerten während der Inspirations- und Exspirationsphasen verhindert ein unerwünschtes Umschalten in den anderen Atmungsmodus.Also the extra Compare the derivative of airflow with different ones Thresholds during The inspiratory and expiratory phases prevent an undesirable Switch to the other respiratory mode.

Zur Rauschunterdrückung wird der gemessene Luftfluss zunächst einer Medianfilterung unterzogen und anschließend gemittelt, bevor die Ableitung des Luftflusses berechnet wird. Die Medianfilterung unterdrückt in vorteilhafter Weise Ausreißer. Die Kombination einer Medianfilterung über wenige Messwerte und eine anschließende Mittelung über die doppelte Anzahl von Messwerten stellt einen optimalen Kompromiss zwischen Rechenaufwand, Filterlaufzeit und erforderlicher Mittelung dar.to noise reduction the measured air flow is first subjected to median filtering and then averaged before the derivation the air flow is calculated. The median filtering suppresses in an advantageous manner Way outliers. The combination of median filtering over a few measured values and one subsequent Averaging over the double number of readings provides an optimal compromise between Calculation cost, filter life and required averaging.

Die zusätzliche Berücksichtigung des Istdrucks erhöht die Zuverlässigkeit der Umschaltung zwischen Inspirations- und Exspirationsmodus. Ein Aspekt hierbei ist, dass bei Husten oder Niesen nicht in den Inspirationsmodus umgeschaltet werden soll. Hierbei steigt der Istdruck über den Solldruck an, weil die Druckregelschleife zu träge ist, um solche schnellen Druckschwankungen auszugleichen. Der andere Aspekt ist, dass in den Inspirationsmodus umgeschaltet werden soll, wenn der Istdruck unter dem Solldruck liegt und der Luftfluss in einer dritten vorgegebenen Zeitspanne stark angestiegen ist.The additional consideration the actual pressure increased the reliability switching between inspiratory and expiratory modes. One Aspect here is that when coughing or sneezing is not in the inspiratory mode should be switched. Here, the actual pressure rises above the Target pressure because the pressure control loop is too sluggish to such fast Compensate for pressure fluctuations. The other aspect is that in the Inspiration mode should be switched when the actual pressure is below the target pressure is and the air flow in a third predetermined Time span has risen sharply.

Das Absenken des Schwellenwerts für den Luftfluss während der Exspiration kurz nach dem Umschalten in den Exspirationsmodus macht das Verfahren zunehmend empfindlicher für ein Umschalten zurück in den Inspirationsmodus. Dies entspricht in vorteilhafter Weise der durchschnittlichen Dauer einer Exspirationsphase.The Lowering the threshold for the air flow during Exhaling shortly after switching to expiratory mode makes the process increasingly sensitive to switching back to inspiratory mode. This corresponds advantageously to the average duration an expiratory phase.

In entsprechend vorteilhafter Weise wird der Schwellenwert für den Luftfluss während der Inspiration näherungsweise proportional zum aktuellen Luftfluss angehoben, bis der aktuelle Luftfluss ein Maximum erreicht. Nach dem Erreichen des Maximums wird der Schwellenwert in etwa konstant gehalten.In Accordingly advantageously, the threshold value for the air flow while of inspiration approximately raised in proportion to the current air flow until the current Air flow reaches a maximum. After reaching the maximum the threshold is kept approximately constant.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:in the Below is a preferred embodiment of the invention below With reference to the accompanying drawings explained in more detail. Showing:

1 ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf des Luftflusses, der Ableitung des Luftflusses sowie des Schwellenwerts für den Luftfluss; 1 a diagram with the time course of the air flow, the derivation of the air flow and the threshold value for the air flow;

2 die Hardware eines AutoCPAP- oder BiLevel-Geräts; 2 the hardware of an AutoCPAP or BiLevel device;

3 ein Flussdiagramm für das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren für ein BiLevel-Gerät; 3 a flow chart for the inventive control method for a BiLevel device;

4 ein detaillierteres Flussdiagramm für die Vorverarbeitung; 4 a more detailed flowchart for preprocessing;

5 bis 7 ein detaillierteres Flussdiagramm für die Exspirationsverarbeitung; und 5 to 7 a more detailed flowchart for expiration processing; and

8 ein detaillierteres Flussdiagramm für die Inspirationsverarbeitung. 8th a more detailed flow chart for inspiratory processing.

1 zeigt ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf des Luftflusses 1, der Ableitung des Luftflusses 2 sowie den Exspirationsschwellenwert 3 und den Inspirationsschwellenwert 4. Außerdem wurden unterschiedliche Zeitbereiche markiert auf die weiter unten im Zusammenhang mit dem Flussdiagramm in den 5 bis 8 genauer eingegangen wird. Die Exspirationsphase wurde von der Testperson absichtlich in die Länge gezogen, um alle, im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Zeitbereiche darzustellen. 1 shows a diagram with the time course of the air flow 1 , the derivative of the air flow 2 and the expiratory threshold 3 and the inspiratory threshold 4 , In addition, different time ranges were marked on the below in connection with the flowchart in the 5 to 8th will be discussed in more detail. The expiratory phase was intentionally prolonged by the subject to represent all time ranges provided in the method of the invention.

2 zeigt schematisch die Hardware für ein AutoCPAP- oder ein BiLevel-Gerät 31. Ein Lüfter 40 fördert Luft und stellt diese unter einem Überdruck von bis zu 30 mbar zur Verfügung. Die Luft wird über einen Beatmungsschlauch 32 und eine Maske 33 einem Patienten 34 appliziert. Durch die Öffnung 35 entweicht ständig Luft in die Umgebung, so dass ausgeatmete Luft mit einem hohen CO2 Anteil durch die Öffnung 35 ausgespült wird. In Gerät 31 ist ein Drucksensor 36 zur Messung des vom Lüfter 40 erzeugten Überdrucks eingebaut. Dieser Überdruck wird im Folgenden als Istdruck bezeichnet. Darüber hinaus enthält Gerät 31 einen Flusssensor 37 zur Erfassung des Luftflusses. Beispielhaft ist ein Heizdraht 38 des Flusssensor 37 dargestellt. Die vom Flusssensor 37 und Drucksensor 36 gelieferten Signale werden einem Mikroprozessor 39 zugeführt. Der Mikroprozessor steuert wiederum die Drehzahl von Lüfter 40. 2 schematically shows the hardware for an AutoCPAP or a BiLevel device 31 , A fan 40 delivers air and provides it under an overpressure of up to 30 mbar. The air is delivered via a breathing tube 32 and a mask 33 a patient 34 applied. Through the opening 35 Air constantly escapes into the environment, allowing exhaled air with a high CO 2 content through the opening 35 is rinsed out. In device 31 is a pressure sensor 36 for measuring the fan 40 built over pressure built-in. This overpressure is referred to below as the actual pressure. In addition, contains device 31 a flow sensor 37 for detecting the air flow. An example is a heating wire 38 of the flow sensor 37 shown. The from the flow sensor 37 and pressure sensor 36 supplied signals are a microprocessor 39 fed. The microprocessor in turn controls the speed of the fan 40 ,

Der Aufbau von Gerät 31 folgt dem Trend in der Elektronik, Sensorsignale möglichst schnell zu digitalisieren und die Signalverarbeitung dann digital durchzuführen. Das von Mikroprozessor 39 abgearbeitete Programm enthält eine innere Regelschleife gemäß der die Drehzahl des Lüfters so gesteuert wird, dass der von Drucksensor 36 gemessene Istdruck möglichst gut mit einem Solldruck übereinstimmt. Der Solldruck wird von anderen Programmteilen vorgegeben. Wird der Solldruck unabhängig von Inspiration und Exspiration vorgegeben, so handelt es sich bei Gerät 31 um ein CPAP-Gerät. Wird zusätzlich der Luftfluss ausgewertet, um den Solldruck zu optimieren, handelt es sich um ein AutoCPAP-Gerät. Werden unterschiedliche Solldrücke für Inspiration und Exspiration vorgegeben, so handelt es sich bei Gerät 31 um ein BiLevel-Gerät. Es hängt also lediglich von den anderen Programmteilen ab, ob Gerät 31 als AutoCPAP- oder als BiLevel-Gerät arbeitet.The construction of device 31 follows the trend in electronics to digitize sensor signals as quickly as possible and then digitally process the signal processing. That of microprocessor 39 finished program contains an inner control loop according to which the speed of the fan is controlled so that the pressure sensor 36 measured actual pressure matches as well as possible with a target pressure. The target pressure is specified by other program parts. If the target pressure is set independently of inspiration and expiration, then it is device 31 to a CPAP device. In addition, if the airflow is evaluated to optimize the target pressure, it is an AutoCPAP device. If different target pressures are given for inspiration and expiration, then it is device 31 to a bilevel device. So it depends only on the other program parts, whether device 31 works as AutoCPAP or as BiLevel device.

3 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß einer Ausführungsform wird alle 10 ms in Schritt 53 der Luftfluss Fi und in Schritt 54 der Istdruck IstDruck gemessen. Der Index i bezeichnet den aktuellen Luftfluss. Da der Solldruck weniger intensiv ausgewertet wird als der Luftfluss, erschien beim Solldruck ein Index entbehrlich. Die aktuelle Zeit wird mit t bezeichnet. tn bezeichnet die Zeit, zu der die nächste Messung erfolgen soll. In Schritt 51 wird gewartet, bis die nächste Messzeit tn erreicht ist. In Schritt 52 wird tn um 10 ms und i um 1 erhöht. 3 shows a flowchart of the method according to the invention. According to one embodiment, every 10 ms in step 53 the air flow F i and in step 54 the actual pressure actual pressure is measured. The index i denotes the current air flow. Since the target pressure is evaluated less intensively than the air flow, an index appeared dispensable at the target pressure. The current time is called t. tn denotes the time at which the next measurement is to take place. In step 51 is waited until the next measurement time tn is reached. In step 52 tn is increased by 10 ms and i by 1.

In Schritt 55 erfolgt eine Vorverarbeitung die genauer anhand von 4 erläutert wird. In Schritt 56 wird geprüft ob sich das Verfahren in einem Inspirations- oder Exspirationsmodus befindet. Dann ist nämlich die boolsche Variable blnspiration wahr bzw. falsch. Im Exspirationsmodus wird die Exspirationsverarbeitung 57 durchgeführt und anschließend in Schritt 51 auf die nächste Messzeit tn gewartet.In step 55 preprocessing takes place more precisely on the basis of 4 is explained. In step 56 a check is made as to whether the method is in an inspiratory or expiratory mode. Then the boolean variable blnspiration is true or false. In expiration mode, the expiratory processing is performed 57 and then in step 51 waited for the next measurement time tn.

Im Inspirationsmodus wird die Inspirationsverarbeitung 58 durchgeführt und anschließend in Schritt 51 gewartet.In inspiration mode, the inspiration processing becomes 58 and then in step 51 maintained.

Die Vorverarbeitung 55 ist genauer in 4 dargestellt. Zunächst wird in Schritt 62 eine Rauschabschätzung durchgeführt. Das Ergebnis wird in Variable NF (für "noise flow") gespeichert. In einem einfachen Fall kann die Rauschabschätzung während der Geräteentwicklung erfolgen. In diesem Fall wird in der Variable NF ein konstanter Wert gespeichert. In einer aufwändigeren Ausführungsform kann die Standardabweichung der Luftflussmesswerte Fi aus einem bestimmten Zeitintervall in der Variablen NF gespeichert werden. Die Berechnung der Standardabweichung kann von Zeit zu Zeit wiederholt werden oder gleitend für jedes i erfolgen. Vorteilhafterweise wird ein Zeitintervall ausgewählt, in dem die Ableitung des Luftflusses möglichst nahe bei Null liegt. Dies ist kurz nach dem Einschalten des Geräts oder in der Mitte einer Inspirations- oder Exspirationsphase der Fall.The preprocessing 55 is more accurate in 4 shown. First, in step 62 a noise estimate performed. The result is stored in variable NF (for "noise flow"). In a simple case, noise estimation can be done during device development. In this case, a constant value is stored in the variable NF. In a more elaborate embodiment, the standard deviation of the air flow measurements F i from a certain time interval can be stored in the variable NF. The calculation of the standard deviation may be repeated from time to time or made sliding for each i. Advantageously, a time interval is selected in which the derivative of the air flow is as close as possible to zero. This is the case shortly after the device is turned on or in the middle of an inspiratory or expiratory phase.

In Schritt 63 wird ein erster gleitender Mittelwert Ave51 (Ave=average) über die letzten 500 Luftflussmesswerte F1 gemäß Formel (1) berechnet. Dies entspricht einer Mittelung des Luftflusses über fünf Sekunden.

Figure 00060001
in ähnlicher Weise wird ein weiterer (Ansprüche: dritter) gleitender Mittelwert Ave1i aus den 100 Luftflussmesswerten der letzten Sekunde gemäß Formel (2) in Schritt 64 berechnet:
Figure 00060002
In step 63 a first moving average Ave5 1 (Ave = average) over the last 500 air flow measurements F 1 according to formula (1) is calculated. This corresponds to an average of the air flow over five seconds.
Figure 00060001
similarly, another (claims: third) moving average Ave1 i becomes out of the 100 last second air flow readings according to formula (2) in step 64 calculated:
Figure 00060002

In Schritt 65 erfolgt eine Medianfilterung über die letzten zehn Luftflussmesswerte gemäß Formel (3). Bei einer Medianfilterung wird der mittlere Wert oder das arithmetische Mittel der beiden mittleren Werte zurückgegeben oder weiterverarbeitet. Eine Medianfilterung ist aufwändiger als eine Mittelwertberechnung. Dafür wird aber das Ergebnis durch Ausreißer praktisch nicht beeinflusst, wohingegen Ausreißer in die Mittelwertberechnung einfließen. Fmed,i = Median(Fi-9,..., Fi) (3) In step 65 Median filtering is performed over the last ten air flow readings according to formula (3). In a median filtering, the mean value or the arithmetic mean of the two middle values is returned or further processed. Median filtering is more complex than calculating the mean value. However, the result is practically unaffected by outliers, whereas outliers are included in the mean value calculation. F med, i = Median (f I-9 , ..., F i ) (3)

Anschließend wird ein gleitender Mittelwert Fmed,i über 20 mediangefilterte Werte Fmed,i in Schritt 66 berechnet. Aus dem gleitenden Mittelwert Fmed,i wird die zeitliche Ableitung des Luftflusses SlopeAvei geschätzt. Dies kann in einem einfachen Fall dadurch erfolgen, dass SlopeAvei als Steigung einer Geraden durch zwei gleitende Mittelwerte Fmed,i und Fmed,i-k berechnet wird, die um k·10ms auseinander liegen. k kann beispielsweise 20 sein. In einer anderen Ausführungsform kann eine Gerade an zehn aufeinander folgende gleitende Mittelwerte Fmed,i gemäß Formel (4) angepasst werden, wobei die Fehlerquadrate minimiert werden. Die Steigung dieser Geraden SlopeAvei wird als geschätzte Luftflussableitung interpretiert. In einer weiteren Ausführungsform können auch die absoluten Fehler minimiert werden.Subsequently, a moving average F med, i over 20 median filtered values F med, i in step 66 calculated. The temporal derivative of the airflow SlopeAve i is estimated from the moving average value F med, i . In a simple case, this can be done by calculating SlopeAve i as the slope of a straight line through two moving average values F med, i and F med, ik , which are separated by k × 10 ms. For example, k can be 20. In another embodiment, a straight line may be adapted to ten consecutive moving averages F med, i according to formula (4), with the least squares minimized. The slope of this line SlopeAve i is interpreted as estimated airflow derivative. In another embodiment, the absolute errors can also be minimized.

Figure 00070001
Figure 00070001

Schließlich werden in Schritten 67 und 68 noch zwei weitere gleitende Mittelwerte HighAvei bzw. LowAvei über je 1500 Luftflussmesswerte Fi gemäß Formel (5) beziehungsweise (6) berechnet, was einer Zeitspanne von 15 Sekunden entspricht. Das Besondere an diesen Mitteilungen ist, dass für HighAvei nur Luftflussmesswerte Fi während der Inspiration und für LowAvei nur Luftflussmesswerte Fi während der Exspiration berücksichtigt werden. Wenn die Variable bInspiration wahr ist, befindet sich das erfindungsgemäße Verfahren im Inspirationsmodus, sodass die Luftflussmesswerte Fi zur Berechnung von HighAvei verwendet werden. Andernfalls befindet sich das Verfahren im Exspirationsmodus, sodass die Luftflussmesswerte Fi zur Berechnung von LowAvei verwendet werden.Finally, in steps 67 and 68 Two further moving average values HighAve i and LowAve i are calculated using in each case 1500 air flow measured values F i according to formula (5) or (6), which corresponds to a time span of 15 seconds. What is special about these messages is that for HighAve i only air flow readings F i during inspiration and for LowAve i only air flow readings F i during expiration are considered. If the variable bInspiration is true, the method according to the invention is in the inspiratory mode, so that the air flow measured values F i are used to calculate HighAve i . Otherwise, the method is in the expiratory mode so that the air flow measurements F i are used to calculate LowAve i .

Figure 00070002
Figure 00070002

Figure 00080001
Figure 00080001

Anhand von 5 bis 7 wird die Exspirationsverarbeitung in Schritt 57 erläutert.Based on 5 to 7 the expiration processing will be in step 57 explained.

In Schritt 72 wird ein so genannter Offset Offi für jeden Index i gemäß Formel (7) berechnet: Offi = (HighAvei – Avei(500))/6 (7) In step 72 a so-called offset Off i is calculated for each index i according to formula (7): off i = (HighAve i - Ave i (500)) / 6 (7)

In einer anderen Ausführungsform kann der Offset Offi gemäß Formel (7') in Schritt 72 berechnet werden. Offi = (HighAvei – LowAvei)/10 (7') In another embodiment, the offset Off i according to formula (7 ') in step 72 be calculated. off i = (HighAve i - LowAve i ) / 10 (7 ')

Anschließend wird der Speicher AveHold = Ave1i für drei Sekunden in Schritt 78 gesetzt, wenn tex > 1 s und Fi > Ave5i und Fi = Ave1i. Letztere drei Bedingungen werden in Schritten 73 bis 75 überprüft. Hieraus ergibt sich, dass auch Ave1i > Ave5i ist. tex bezeichnet hierbei die Zeit seit dem letzten Umschalten in den Exspirationsmodus. Die Zeit, zu der AveHold = Ave1i gesetzt wird, wird in Speicher tAH0 (AH = AveHold) in Schritt 79 gespeichert. Ist eine der in Schritten 73 bis 75 überprüften Bedingungen nicht erfüllt, so wird in Schritt 76 überprüft, ob die drei Sekunden schon abgelaufen sind. Falls ja, wird Speicher AveHold = 0 in Schritt 77 gesetzt.Subsequently, the memory AveHold = Ave1 i for three seconds in step 78 set if t ex > 1 s and F i > Ave5 i and F i = Ave1 i . The latter three conditions are in steps 73 to 75 checked. It follows that also Ave1 i > Ave5 i . Here, t ex designates the time since the last switch to the expiratory mode. The time at which AveHold = Ave1 i is set is stored in memory t AH0 (AH = AveHold) in step 79 saved. Is one of the steps 73 to 75 checked conditions not met, so in step 76 Check if the three seconds have already expired. If so, memory AveHold = 0 in step 77 set.

In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich vor dem Setzen von Speicher AveHold geprüft, ob dieser 0 ist. Dies bewirkt, dass Speicher AveHold nach dem Setzen unverändert bleibt.In a further embodiment will be added checked before setting memory AveHold, if this is 0. This causes, memory AveHold remains unchanged after setting.

In einer wieder anderen Ausführungsform wird AveHold erst beim Umschalten in den Inspirationsmodus zurückgesetzt, also = 0 gesetzt.In yet another embodiment, AveHold only becomes active when switching to the inspiratory mode dus reset, so set = 0.

In 6 wird erläutert wie der Exspirationsschwellenwert TLow , der in 1 mit dem Bezugszeichen 3 versehen ist, ermittelt wird. Die Zeit seit dem letzten Umschalten in den Exspirationsmodus tex wird in Schritten 81,83, 85,87 und 89 in fünf Bereiche eingeteilt, die in 1 mit dem Bezugszeichen 14, 15, 16, 17 bzw. 18 versehen sind. Im ersten Bereich 14, wenn 0 ≤ tex < 0,25s ist, wird der Exspirationsschwellenwert TLow gemäß Formel (8) gleich dem Maximum des Luftflusses während der vorausgehenden Inspirationsphase InMax gesetzt, das in 1 mit dem Bezugszeichen 8 versehen ist. Dies verhindert praktisch ein Umschalten in den Inspirationsmodus während der ersten 0,25s. TLow = InMax wenn 0 ≤ tex < 0,25s (8) In 6 is explained as the expiration threshold T Low , the in 1 with the reference number 3 provided is determined. The time since the last switch to the expiratory mode t ex will be in steps 81 . 83 . 85 . 87 and 89 divided into five areas that in 1 with the reference number 14 . 15 . 16 . 17 respectively. 18 are provided. In the first area 14 when 0 ≤ t ex <0.25s, the expiratory threshold T Low according to formula (8) is set equal to the maximum of the air flow during the previous inspiratory phase InMax, which is in 1 with the reference number 8th is provided. This virtually prevents switching to inspiratory mode during the first 0.25s. T low = InMax if 0 ≤ t ex <0.25s (8)

Wenn 0,25s ≤ tex < 1s wird der Exspirationsschwellenwert TLow während der Zeitspanne 15 näherungsweise zeitlinear gemäß Formel (9) abgesenkt. Ave5AtSC ist gleich dem Ave5i beim Umschalten zwischen Inspirations- und Exspirationsmodus, hier bei tex = 0 , also zum Zeitpunkt des Umschaltens vom Inspirationsmodus in den Exspirationsmodus. TLow = TLow,Initial·(1 – tex) + max(Ave5i + Offi, Ave5AtSC)·tex (9)wenn 0,25s ≤ tex < 1sWhen 0.25s ≦ t ex <1s, the expiration threshold T becomes low during the period 15 lowered approximately linearly according to formula (9). Ave5AtSC is equal to Ave5 i when switching between inspiratory and expiratory modes, here at t ex = 0, ie at the time of switching from inspiratory mode to expiratory mode. T low = T Low, Initial · (1 - t ex ) + max (Ave5 i + Off i , Ave5AtSC) · t ex (9) when 0.25s ≤ t ex <1s

Anschließend wird der Exspirationsschwellenwert TLow gemäß der folgenden Formeln 10 bis 12 in Schritten 86, 88 und 90 für die Zeitabschnitte 16,17 und 18 berechnet. TLow = max(Ave5i + Offi, Ave5AtSC) wenn 1s ≤ tex < 2,5s (10) TLow = max(Ave5i + Offi, AveHold + Offi) wenn 2,5s ≤ tex < 7s (11) TLow = Ave5i + Offi wenn 7s ≤ tex (12) Subsequently, the expiration threshold T Low according to the following formulas 10 to 12 in steps 86 . 88 and 90 for the time periods 16 . 17 and 18 calculated. T low = max (Ave5 i + Off i , Ave5AtSC) if 1s ≤ t ex <2.5s (10) T low = max (Ave5 i + Off i , AveHold + Off i ) if 2.5s ≤ t ex <7s (11) T low = Ave5 i + Off i if 7s ≤ t ex (12)

Neben dem Exspirationsschwellenwert. TLow wird gemäß folgendem C oder JavaScript Code (vgl. JavaScript Das umfassende Referenzwerk, David Flanagan, Übersetzer Ralf Kuhnert et al., O'Reilly, Köln, ISBN 3-930673-56-8) ermittelt, ob der von Teilen der Software vorgegebene Solldruck SollDruck schon erreicht worden ist und der von Drucksensor 36 gemessene Istdruck stabil auf dem Solldruck bleibt. Die Codezeilennummern am rechten Seitenrand gehören nicht zum Code, sondern dienen lediglich der Bezugnahme. Der folgende Code wird in Schritt 80 alle 10 ms durchlaufen.Next to the expiration threshold. T Low is determined according to the following C or JavaScript code (see JavaScript The Comprehensive Reference Works, David Flanagan, translator Ralf Kuhnert et al., O'Reilly, Cologne, ISBN 3-930673-56-8), whether that of parts of the software predetermined target pressure SollDruck has already been achieved and the pressure sensor 36 measured actual pressure remains stable at the target pressure. The code line numbers on the right side of the page do not belong to the code, but are for reference only. The following code will be in step 80 go through every 10 ms.

Beim Umschalten vom Inspirationsmodus in den Exspirationsmodus wird zwar der Solldruck SollDruck stufenförmig abgesenkt, der Istdruck IstDruck bleibt aber zunächst unverändert und sinkt dann allmählich auf den neuen Solldruck. Während dieser Phase ist die Variable DruckErreicht=0. Nach der Prüfung in Codezeile 1, bei der DruckErreicht durch "!" invertiert wird, wird in dieser Phase in Codezeile 2 geprüft ob IstDruck<=SollDruck ist, was noch nicht der Fall ist. Erst bei einem späteren Durchlauf des Codes ist IstDruck auf oder unter SollDruck gefallen. Jetzt wird in Codezeile 2 DruckErreicht inkrementiert, also = 1 gesetzt. Beim nächsten Codedurchlauf wird nach der Prüfung in Codezeile 1 DruckErreicht in Codezeile 4 inkrementiert. Dann wird in Codezeile 5 die invertierte Variable DruckStabil geprüft. DruckStabil ist anfangs 0. Deshalb wird anschließend in Codezeile 6 geprüft ob IstDruck>=SollDruck. Wenn der Istdruck IstDruck unter SollDruck überschwingt, ist diese Bedingung bis zum Ende des Überschwingers nicht erfüllt. Beim nächsten Codedurchlauf ist die Bedingung !DruckStabil nicht mehr erfüllt, sodass Codezeile 6 übersprungen wird. DruckErreicht und DruckStabil werden bei den weiteren Codedurchläufen weiter inkrementiert bis die Bedingung IstDruck>SollDruck+UntereDruckSchwelleStabil in Codezeile 7 erfüllt ist. UntereDruckSchwelleStabil ist dabei ein vorgegebener Wert im Bereich von 0,5 bis 1 mbar. Dies kann entweder bei einem zweiten Überschwinger passieren, bei dem der Istdruck wiederum UntereDruckSchwelleStabil über den Solldruck ansteigt. Eine zweite Möglichkeit ist Husten oder Niesen. Die hierbei entstehenden Druckschwankungen sind zu schnell für die Druckregelung des BiLevel-Geräts, sodass sie nicht ausgeregelt werden. Die Variable DruckStabil wird in Schritt 95 ausgewertet um bei Husten oder Niesen ein Umschalten in den Inspirationsmodus zu verhindern.When switching over from the inspiration mode to the expiratory mode, the target pressure SollDruck is lowered stepwise, but the actual pressure IstDruck initially remains unchanged and then gradually drops to the new target pressure. During this phase, the variable PrintReached = 0. After the test in line 1, at which pressure reaches through "!" is inverted, it is checked in this line in line 2 if actual pressure <= set pressure is what is not yet the case. The actual pressure has fallen to or below the setpoint pressure only when the code has been run through later. Now in code line 2 the pressure reaches is increased, ie = 1 is set. At the next code pass, after the check in code line 1, pressure reaches in code line 4 is incremented. Then the inverted variable PrintStable is checked in line 5. Initially, pressure-stable is 0. For this reason, it is then checked in code line 6 whether actual pressure> = set pressure. If the actual pressure Actual pressure overshoots below the setpoint pressure, this condition is not fulfilled until the end of the overshoot. At the next code pass, the condition! PrintStable is no longer fulfilled, so that line 6 is skipped. Pressure Reached and Pressure Stable are further incremented during the further code runs until the condition Actual Pressure> Target Pressure + Lower Pressure Threshold Stable in code line 7 is fulfilled. Lower pressure threshold Stable is a predetermined value in the range of 0.5 to 1 mbar. This can happen either at a second overshoot, where the actual pressure in turn increases lower pressure threshold steady above the target pressure. A second option is coughing or sneezing. The resulting pressure fluctuations are too fast for the pressure control of the BiLevel device, so they are not corrected. The Variable PressureStable will go to step 95 evaluated to prevent switching to inspiratory mode when coughing or sneezing.

Figure 00100001
Figure 00100001

Figure 00110001
Figure 00110001

Eine der folgenden drei Bedingungen muss erfüllt sein, damit aus dem Exspirationsmodus in den Inspirationsmodus umgeschaltet wird:

  • 1) wenn Fi > TLow && SlopeAvei > TSlopeUp && !(!DruckErreicht & &(IstDruck > IstDruck(–9))) oder
  • 2) wenn IstDruck<SollDruck-UntereDruckSchwelleUnstabil && Fi > Fi-9 + NF oder
  • 3) wenn DruckStabil && IstDruck<SollDruck-UntereDruckSchwelleStabil && Fi > Fi-9 + NF.
One of the following three conditions must be met to switch from exhalation mode to inspiratory mode:
  • 1) if F i > T Low && SlopeAve i > T SlopeUp &&! (! PressureArea reach &&(ActualPrint> ActualPrint (-9))) or
  • 2) if actual pressure <target pressure-lower pressure threshold unstable && F i > F i-9 + NF or
  • 3) if Pressure Stable && Actual Pressure <Target Pressure Lower Pressure Threshold Stable && F i > F i-9 + NF.

Diese Bedingungen sind auch im Flussdiagramm in 7 dargestellt. Der übliche Fall für das Umschalten in den Inspirationsmodus ist, dass die Bedingungen in Schritten 91 und 92 erfüllt sind, dass also der Luftfluss Fi größer als der Exspirationsschwellenwert TLow und die Ableitung SlopeAvei größer als der Schwellenwert TSlopeUp sind. Schwellenwert TSlopeUp kann am BiLevel-Gerät eingestellt werden, um die Empfindlichkeit des Umschaltens in den Inspirationsmodus anzupassen. Schwellenwert TSlopeUp liegt beispielsweise zwischen 0 und 6 l/s. Die in Schritt 94 überprüfte Bedingung (!DruckErreicht & &(IstDruck > IstDruck(–9))) verhindert, dass bei Husten oder Niesen in den Inspirationsmodus umgeschaltet wird. Beim Husten steigt der Istdruck kurzzeitig über den Solldruck an. Hierbei wird in Codezeile 9 DruckErreicht=0 gesetzt. IstDruck(–9) bezeichnet den Istdruck vor 90 ms. –9 ist ein Offset bezogen auf den aktuellen Index. Die 90 ms ergeben sich dann daraus, dass alle 10 ms ein Istdruck gemessen wird. Der Vergleich zwischen dem aktuellen Istdruck und dem Istdruck vor 90 ms zeigt, ob tatsächlich ein Druckanstieg vorliegt.These conditions are also in the flow chart in 7 shown. The usual case of switching to inspiratory mode is that the conditions are in steps 91 and 92 are satisfied, so that the air flow F i greater than the expiration threshold T Low and the derivative SlopeAve i are greater than the threshold T SlopeUp . Threshold T SlopeUp can be set on the BiLevel to adjust the sensitivity of switching to inspiratory mode. Threshold T SlopeUp is for example between 0 and 6 l / s. The in step 94 Verified Condition (! Pressure Reached && (Actual Pressure> Actual Pressure (-9))) prevents switching to inspiratory mode when coughing or sneezing. When coughing, the actual pressure briefly rises above the target pressure. In this case, line number 9 is set to PrintReach = 0. Actual pressure (-9) indicates the actual pressure 90 ms. -9 is an offset relative to the current index. The 90 ms then result from the fact that an actual pressure is measured every 10 ms. The comparison between the current actual pressure and the actual pressure before 90 ms shows whether there is actually a pressure increase.

Die Bedingungen 2 und 3 sind ähnlich strukturiert und werden in Schritten 93 und 95 bis 97 überprüft. Gemäß diesen Bedingungen wird dann in den Inspirationsmodus umgeschaltet, wenn bei starkem Luftholen des Patienten der Luftfluss ansteigt (Fi > Fi-9 + NF) und gleichzeitig der Istdruck unter den Solldruck abfällt. Abhängig von der Variablen DruckStabil wird ein unterschiedlich hoher Abfall des Istdruck unter den Solldruck in Schritten 96 und 97 gefordert. UntereDruckSchwelleUnstabil und UntereDruckSchwelleStabil sind vorbestimmte Konstanten.Conditions 2 and 3 are similarly structured and are in steps 93 and 95 to 97 checked. According to these conditions, the inspiration mode is switched to when the air flow increases with the strong breath of the patient (F i > F i -9 + NF) and at the same time the actual pressure falls below the target pressure. Depending on the Variable Pressure Stable variable, the actual pressure drops below the setpoint pressure in steps 96 and 97 required. Lower Pressure Threshold Unstable and Lower Threshold Stable are predetermined constants.

Die in 8 dargestellte Inspirationsverarbeitung ist weniger kompliziert. Es werden nur zwei Zeitbereiche für die Zeit tin seit dem letzten Umschalten in den Inspirationsmodus, nämlich 0 bis 0,25 s und später als 0,25 s in Schritt 102 unterschieden. Innerhalb von 0,25 s nach dem Umschalten in den Inspirationsmodus wird der Inspirationsschwellenwert THigh, Bezugszeichen 4 gemäß Formel (13) gleich dem Minimum des Luftflusses während der vorausgehenden Exspirationsphase ExMin 7 gesetzt. Dies verhindert praktisch ein Rückspringen in den Exspirationsmodus innerhalb der ersten 0,25 Sekunden. THigh = ExMin wenn 0 ≤ tin < 0,25s (13) In the 8th illustrated inspiratory processing is less complicated. There are only two time periods for the time t in since the last switch to inspiratory mode, namely 0 to 0.25 s and later than 0.25 s in step 102 distinguished. Within 0.25 seconds after switching to inspiratory mode, the inspiration threshold T becomes high , reference number 4 according to formula (13) equal to the minimum of the air flow during the previous expiratory phase ExMin 7 set. This virtually prevents a return to the expiratory mode within the first 0.25 second. T High = ExMin if 0 ≤ t in <0.25s (13)

Nach Ablauf der ersten 0,25 Sekunden wird in Schritt 104 überprüft ob der bisherige maximale Luftfluss während der aktuellen Inspirationsphase InMax größer als Ave5AtSC ist. Ave5AtSC ist der gleitende Mittelwert über 500 Luftflussmesswerte zum Zeitpunkt des Umschaltens zwischen Inspirations- und Exspirationsmodus, hier vom Exspirationsmodus in den Inspirationsmodus. Falls InMax > Ave5AtSC , wird der Inspirationsschwellenwert THigh gemäß Formel 14 in Schritt 106 berechnet. Andernfalls wird der Inspirationsschwellenwert THigh gemäß Formel 15 in Schritt 105 berechnet.

Figure 00120001
THigh = InMax – 2NF wenn InMax ≤ Ave5AtSC (15) After the first 0.25 seconds, in step 104 Checks if the previous maximum air flow during the current inspiratory phase InMax is greater than Ave5AtSC. Ave5AtSC is the moving average over 500 air flow readings at the time of switching between inspiratory and expiratory modes, here from exhalation mode to inspiratory mode. If InMax> Ave5AtSC, the inspiratory threshold T high becomes as per formula 14 in step 106 calculated. Otherwise, the inspiratory threshold T becomes high according to formula 15 in step 105 calculated.
Figure 00120001
T High = InMax - 2NF if InMax ≤ Ave5AtSC (15)

Die Bezugszeichen 20, 21, 22 und 23 in 1 beziehen sich auf Zeitabschnitte während einer Inspirationsphase, die durch zwei lokale und ein absolutes Maximum des Luftflusses Fi getrennt sind. Der Inspirationsschwellenwert THigh wird mit Überschreiten jedes Maximums weiter nach oben geschoben. In der Regel ist InMax > Ave5AtSC , so dass Formel (14) angewendet wird.The reference numerals 20 . 21 . 22 and 23 in 1 refer to time periods during an inspiratory phase, which are separated by two local and one absolute maximum of the air flow F i . The inspiratory threshold T High is pushed upwards as each maximum is exceeded. As a rule, InMax is> Ave5AtSC, so formula (14) is applied.

Die Inspirationsphase links in 1 ist weniger interessant. Hier wird der Inspirationsschwellenwert THigh vor Erreichen des Maximums 8 des Luftflusses im Zeitabschnitt 12 immer weiter angehoben und bleibt nach Überschreiten des Maximums 8 im Zeitabschnitt 13 konstant.The inspiration phase left in 1 is less interesting. Here, the inspiration threshold T high before reaching the maximum 8th of the air flow in the time period 12 always raised and remains after exceeding the maximum 8th in the time period 13 constant.

Anschließend, vor der Entscheidung in Schritt 107 wird der folgende C Code ausgeführt. Wie der Rest der Inspirationsverarbeitung wird auch der Code alle 10 ms durchlaufen. Die Codezeilen 11 bis 20 entsprechen obigen Codezeilen 1 bis 10. Zu beachten ist allerdings, dass der Solldruck SollDruck beim Übergang in die Inspirationsphase stufenförmig angehoben wird, sodass sich am Anfang der Inspirationsphase der Istdruck von unten dem Solldruck annähert. Dies hat zur Folge, dass die Vergleichsoperatoren ">" und "<" gerade vertauscht sind.Then, before the decision in step 107 the following C code is executed. Like the rest of the inspiration processing, the code will also go through every 10ms. The lines of code 11 to 20 correspond to the above lines of code 1 to 10. It should be noted, however, that the target pressure SollDruck is gradually increased during the transition to the inspiration phase, so that approaches the beginning of the inspiration phase, the actual pressure from below the target pressure. As a result, the comparison operators ">" and "<" are just interchanged.

In Codezeilen 21 bis 23 wird gemessen, wie lange der Istdruck über dem Solldruck lag. Die Zeit wird in der Variablen DruckUeberZiel herauf gezählt. Der Wert von DruckUeberZiel muss mit 10 ms multipliziert werden, um tatsächlich die Zeit zu erhalten.In Code lines 21 to 23 measure how long the actual pressure is above the Target pressure was. The time will increase in the variable PrintUeberZiel counted. The value of PressureOverGate has to be multiplied by 10 ms, in fact to get the time.

Figure 00130001
Figure 00130001

Eine der folgenden vier Bedingungen muss erfüllt sein, damit aus dem Inspirationsmodus in den Exspirationsmodus umgeschaltet wird:

  • 1) wenn Fi < THigh && SlopeAvei < TSlopeDown oder
  • 2) wenn Fi < ¾ Ave5AtSC + ¼ InMax oder
  • 3) wenn IstDruck > SollDruck + ObereDruckSchwelle oder
  • 4) wenn DruckUeberZiel ≥ 25 & & Fi < THigh
der übliche Fall für das Umschalten in den Exspirationsmodus ist, dass die Bedingungen in Schritten 107 und 108 erfüllt sind, dass also der Luftfluss Fi kleiner als der Inspirationsschwellenwert THigh und die Ableitung SlopeAvei kleiner als der Schwellenwert TSlopeDown sind. Schwellenwert TSlopeDown kann am BiLevel-Gerät eingestellt werden, um die Empfindlichkeit des Umschaltens in den Exspirationsmodus anzupassen. Schwellenwert TSlopeDown liegt beispielsweise zwischen 0 und –18 l/s.One of the following four conditions must be met to switch from inspiratory mode to expiratory mode:
  • 1) if F i <T High && SlopeAve i <T SlopeDown or
  • 2) if F i <¾ Ave5AtSC + ¼ InMax or
  • 3) if actual pressure> set pressure + upper pressure threshold or
  • 4) if Print Over Target ≥ 25 && F i <T High
the usual case for switching to expiratory mode is that the conditions are in steps 107 and 108 are satisfied, that is, that the air flow F i is smaller than the inspiration threshold T high and the derivative SlopeAve i less than the threshold T SlopeDown . Threshold T SlopeDown can be set on the BiLevel device to adjust the sensitivity of the switch to expiratory mode. Threshold T SlopeDown is between 0 and -18 l / s, for example.

Die zweite Bedingung, die in Schritt 109 überprüft wird, stellt lediglich darauf ab, ob der Luftfluss Fi unter eine vorgegebene Schwelle fällt.The second condition in step 109 is checked, only depends on whether the air flow F i falls below a predetermined threshold.

Ferner wird gemäß der dritten Bedingung in den Exspirationsmodus umgeschaltet, wenn der Istdruck um ObereDruckSchwelle über den Solldruck ansteigt. Diese Bedingung wird in Schritt 110 überprüft.Further, according to the third condition, it is switched to the exhalation mode when the actual pressure rises by the upper pressure threshold above the setpoint pressure. This condition will be in step 110 checked.

Schließlich wird gemäß der vierten Bedingung in den Exspirationsmodus umgeschaltet, wenn der Istdruck länger als 0,25 s über dem Solldruck liegt und gleichzeitig der Luftfluss Fi unter den Inspirationsschwellenwert THigh fällt, was in Schritt 111 überprüft wird.Finally, according to the fourth condition, it is switched to the exhalation mode when the actual pressure is longer than 0.25 s above the target pressure and at the same time the air flow F i falls below the inspiration threshold T High , which in step 111 is checked.

Beim Umschalten in die Exspiration wird die boolsche Variable bInspiration in Schritt 112 auf falsch gesetzt.When switching to expiration, the boolean variable bInspiration becomes in step 112 set to false.

Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt.The The invention was previously based on preferred embodiments explained in more detail. For a specialist However, it is obvious that various modifications and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of protection by the following claims and their equivalents established.

11
Luftflussairflow
22
zeitliche Ableitung destime Derivation of the
Luftflussesairflow
33
Exspirationsschwellenwertexpiration threshold
44
InspirationsschwellenwertInspiration threshold
55
Umschalten von Exspirations-Switch of expiratory
in den Inspirationsmodusin the inspiration mode
66
Umschalten vom Inspirations-Switch from the inspiration
in den Exspirationsmodusin the expiratory mode
77
Minimum des Luftflussesminimum of the air flow
während der Exspirationduring the expiration
88th
Maximum des Luftflussesmaximum of the air flow
während der Inspirationduring the inspiration
1111
0 bis 0,25s nach dem0 to 0.25s after
Umschalten in denSwitch in the
Inspirationsmodusinspiration mode
1212
0,25s bis zum Maximum des0.25s up to the maximum of
Luftflussesairflow
1313
Maximum des Luftflusses bismaximum of the air flow up
Umschalten in denSwitch in the
Exspirationsmodusexpiration mode
1414
0 bis 0,25s nach Umschalten0 up to 0.25s after switching
in den Exspirationsmodusin the expiratory mode
1515
0,25 bis 1s nach Umschalten0.25 until 1s after switching
in den Exspirationsmodusin the expiratory mode
1616
1 bis 2,5s nach Umschalten in1 to 2.5s after switching to
den Exspirationsmodusthe expiration mode
1717
2,5 bis 7s nach Umschalten in2.5 until 7s after switching to
den Exspirationsmodusthe expiration mode
1818
später als 7 s nach Umschaltenlater than 7 s after switching
in den Exspirationsmodusin the expiratory mode
1919
0 bis 0,25s nach Umschalten0 up to 0.25s after switching
in den Inspirationsmodusin the inspiration mode
2020
0,25s bis zum ersten lokalen0.25s until the first local
Maximum des Luftflussesmaximum of the air flow
2121
zwischen erstem und zweitembetween first and second
lokalen Maximum deslocal Maximum of
Luftflussesairflow
2222
zwischen zweitem lokalen undbetween second local and
absolutem Maximum desabsolute Maximum of
Luftflussesairflow
2323
zwischen Maximum desbetween Maximum of
Luftflusses und Umschalten inairflow and switching to
den Exspirationsmodusthe expiration mode
3131
AutoCPAP- oder BiLevel-GerätAutoCPAP- or bilevel device
3232
Beatmungsschlauchbreathing tube
3333
Maskemask
3434
Patientpatient
3535
Öffnungopening
3636
Drucksensorpressure sensor
3737
Flusssensorflow sensor
3838
Heizdrahtheating wire
3939
Mikroprozessormicroprocessor
4040
LüfterFan
51 bis 11351 to 113
Schritte steps

Claims (15)

Verfahren zur Steuerung eines BiLevel-Geräts mit: wiederholtem Messen des Luftflusses (1) wobei Luftflussmesswerte erhalten werden; Wählen eines Exspirationsschwellenwerts (3); Wählen eines Inspirationsschwellenwertes (4); gekennzeichnet durch: wiederholtes Vergleichen (91) des Luftflusses mit dem Exspirationsschwellenwert (3) während eines Exspirationsmoduses (14, 15, 16, 17, 18, 57); Umschalten (5, 98) in einen Inspirationsmodus, falls der Luftfluss (1) bei einem Vergleich mit dem Exspirationsschwellenwert (3) größer als der Exspirationsschwellenwert (3) ist; wiederholtes Vergleichen (107) des Luftflusses (1) mit dem Inspirationsschwellenwert (4) während des Inspirationsmoduses (11, 12, 13; 19, 20, 21, 22, 23, 58); und Umschalten (6, 112) in den Exspirationsmodus, falls der Luftfluss (1) bei einem Vergleich mit dem Inspirationsschwellenwert (4) kleiner als der Inspirationsschwellenwert (4) ist.Method for controlling a BiLevel device with: repeatedly measuring the air flow ( 1 ) wherein air flow measurements are obtained; Selecting an Expiration Threshold ( 3 ); Choosing an inspiratory threshold ( 4 ); characterized by: repeated comparison ( 91 ) of the air flow with the expiratory threshold ( 3 ) during an expiratory mode ( 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 57 ); Switching ( 5 . 98 ) into an inspiratory mode if the air flow ( 1 ) when compared to the expiratory threshold ( 3 ) greater than the expiratory threshold ( 3 ); repeated comparison ( 107 ) of the air flow ( 1 ) with the inspiratory threshold ( 4 ) during inspiration mode ( 11 . 12 . 13 ; 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 58 ); and switching ( 6 . 112 ) in the expiration mode, if the air flow ( 1 ) when compared to the inspiratory threshold ( 4 ) smaller than the inspiratory threshold ( 4 ). Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch: Speichern des minimalen Luftflusses (7) während des Exspirationsmoduses; Wählen (103) des Inspirationsschwellenwertes gleich dem gespeicherten minimalen Luftfluss (7) unmittelbar nach dem Umschalten in den Inspirationsmodus; Speichern des maximalen Luftflusses (8) während des Inspirationsmoduses; und Wählen (81) des Exspirationsschwellenwertes gleich dem gespeicherten maximalen Luftfluss (8) unmittelbar nach dem Umschalten in den Exspirationsmodus.Method according to claim 1, characterized by: storing the minimum air flow ( 7 during the expiratory mode; Choose ( 103 ) of the inspiratory threshold equal to the stored minimum airflow ( 7 ) immediately after switching to inspiratory mode; Storing the maximum air flow ( 8th ) during inspiration mode; and dial ( 81 ) of the expiratory threshold equal to the stored maximum air flow ( 8th ) immediately after switching to the exhalation mode. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch: Berechnen (65, 66) einer Luftflussableitung (2) durch Schätzen der zeitlichen Ableitung des Luftflusses (1); Vergleichen (92) der Luftflussableitung (2) mit einem Exspirationsableitungsschwellenwert während eines Exspirationsmoduses; Umschalten (5) in den Inspirationsmodus nur dann, wenn zusätzlich die Luftflussableitung (2) größer als der Exspirationsableitungsschwellenwert ist; Vergleichen (108) der Luftflussableitung mit einem Inspirationsableitungsschwellenwert während eines Inspirationsmoduses; Umschalten (6) in den Exspirationsmodus nur dann, wenn zusätzlich die Luftflussableitung kleiner als der Inspirationsableitungsschwellenwert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized by: calculating ( 65 . 66 ) an air flow derivative ( 2 ) by estimating the time derivative of the air flow ( 1 ); To compare ( 92 ) of the airflow discharge ( 2 ) with an expiratory derivation threshold during an expiratory mode; Switching ( 5 ) in the inspiratory mode only if in addition the air flow derivation ( 2 ) is greater than the expiratory derivation threshold; To compare ( 108 ) the airflow derivative with an inspiratory derivative threshold during an inspiratory mode; Switching ( 6 ) into the expiratory mode only if, in addition, the airflow derivative is less than the inspiratory derivative threshold. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schätzen der Luftflussableitung enthält: wiederholtes Berechnen (65) des Medians aus einer ersten vorbestimmten Anzahl von aufeinander folgenden Luftflussmesswerten, wobei Medianwerte erhalten werden; Berechnen eines gemittelten Luftflusses (66) als arithmetisches Mittel einer zweiten vorgegebenen Anzahl von Medianwerten; und Berechnen der zeitlichen Ableitung (66) des gemittelten Luftflusses um die Luftflussableitung (2) zu erhalten.Method according to claim 3, characterized in that estimating the airflow derivative comprises: repeated calculation ( 65 ) of the median from a first predetermined number of consecutive air flow measurements, wherein median values are obtained; Calculating an average air flow ( 66 ) as an arithmetic mean of a second predetermined number of median values; and calculating the time derivative ( 66 ) of the averaged air flow around the air flow derivative ( 2 ) to obtain. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftflussableitung (2) vor dem Vergleichen mit dem Exspirations- und Inspirationsableitungsschwellenwert über eine erste vorbestimmte Zeitspanne gemittelt (66) wird.Method according to claim 3 or 4, characterized in that the air flow discharge ( 2 ) is averaged over a first predetermined period of time before comparing it to the expiration and inspiratory derivative thresholds ( 66 ) becomes. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nicht vom Exspirationsmodus in den Inspirationsmodus umgestaltet wird, wenn (94) der Istdruck noch nicht auf den Solldruck eingeschwungen ist und der aktuelle Istdruck über dem Istdruck liegt, der vor einer zweiten vorgegebenen Zeitspanne vor der aktuellen Zeit gemessen wurde.Method according to one of the above claims, characterized in that not exhaled mode is changed to inspiratory mode when ( 94 ) the actual pressure has not yet settled to the target pressure and the current actual pressure is above the actual pressure, which was measured before a second predetermined period of time before the current time. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vom Exspirationsmodus in den Inspirationsmodus umgeschaltet wird, wenn der Istdruck (36) um einen ersten vorgegebenen Wert unter dem Solldruck liegt (96, 97) und der aktuelle Luftfluss (1) um einen zweiten vorgegebenen Wert über dem Luftfluss liegt (93), der vor einer dritten vorgegebenen Zeitspanne vor der aktuellen Zeit liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mode of exhalation is switched to the inspiratory mode when the actual pressure ( 36 ) is a first predetermined value below the target pressure ( 96 . 97 ) and the current air flow ( 1 ) is a second predetermined value above the air flow ( 93 ), which is before a third predetermined period of time before the current time. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen (63) eines ersten gleitenden Mittelwerts über eine dritte vorbestimmte Anzahl von Luftflussmesswerten; Berechnen (67) eines zweiten gleitenden Mittelwerts über eine vierte vorbestimmte Anzahl von Luftflussmesswerten, die ausschließlich während einem Inspirationsmodus gemessen wurden.Method according to one of the preceding claims, characterized by the steps: calculating ( 63 ) a first moving average over a third predetermined number of air flow measurements; To calculate ( 67 ) of a second moving average over a fourth predetermined number of air flow measurements measured exclusively during an inspiratory mode. Verfahren gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Schritte: Absenken (84) des Exspirationsschwellenwertes während einer sechsten Zeitspanne (16, 83) kurz nach dem Umschalten in den Exspirationsmodus von einem maximalen Luftfluss (8), der während der vorangehenden Inspirationsphase gemessen wurde, auf die Summe aus dem mit einem ersten Faktor gewichteten ersten gleitenden Mittelwert plus den mit einem zweiten Faktor gewichteten zweiten gleitenden Mittelwert, wobei der ersten Faktor etwas kleiner als eins und die Summe aus ersten und zweiten Faktor gleich eins ist; und Wählen des Exspirationsschwellenwertes (86) gleich der Summe im Anschluss an die sechste Zeitspanne.Method according to claim 8, characterized by the steps: lowering ( 84 ) of the expiratory threshold during a sixth period ( 16 . 83 ) shortly after switching to the expiratory mode of a maximum air flow ( 8th ) measured during the previous inspiratory phase, to the sum of the first-factor weighted first moving average plus the second-factor-weighted second moving average, the first factor being slightly less than one and the sum of first and second factors is one; and selecting the expiratory threshold ( 86 ) equal to the sum following the sixth period of time. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Exspirationsschwellenwert während der sechsten Zeitspanne nur auf einen Umschaltmittelwert abgesenkt wird (84), wenn der Umschaltmittelwert größer als die Summe ist, und der Exspirationsschwellenwert während einer siebten Zeitspanne (16, 17, 18) im Anschluss an die sechste Zeitspanne (15) gleich dem Umschaltmittelwert gewählt wird, wenn der Umschaltmittelwert größer als die Summe ist, wobei der Umschaltmittelwert gleich dem ersten gleitenden Mittelwert zum Zeitpunkt des vorangehenden Umschaltens in den Exspirationsmodus ist.A method according to claim 9, characterized in that during the sixth time period, the expiration threshold is lowered to only one switching average (84) if the switching average is greater than the sum, and the expiratory threshold during a seventh period ( 16 . 17 . 18 ) after the sixth period ( 15 ) is selected equal to the switching average when the switching average is greater than the sum, the switching average being equal to the first moving average at the time of the previous switch to the exhalation mode. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen (64) eines dritten gleitenden Mittelwerts über eine fünfte vorbestimmte Anzahl von Luftmesswerten; Speichern (78) des dritten gleitenden Mittelwerts während der siebten Zeitspanne für eine achte Zeitspanne (76), die kürzer als die siebte Zeitspanne ist, in einem Speicher, wenn sowohl der Luftfluss als auch der dritte gleitende Mittelwert größer als der erste gleitende Mittelwert sind (74) und der Luftfluss gleich dem dritten gleitenden Mittelwert ist (75); andernfalls speichern von Null (77) in dem Speicher; Berechnen der Differenz (72) vom zweiten gleitenden Mittelwert minus dem ersten gleitenden Mittelwert; Multiplizieren (72) der Differenz mit einem dritten Faktor um ein Produkt zu erhalten; und Addieren (88) des Produkts mit dem Wert im Speicher um den Exspirationsschwellenwert zu erhalten.Method according to one of claims 8 to 10, characterized by the steps: calculating ( 64 ) a third moving average over a fifth predetermined number of air readings; To save ( 78 ) of the third moving average during the seventh period for an eighth time period ( 76 ), which is shorter than the seventh time period, in a memory when both the air flow and the third moving average are greater than the first moving average (74) and the air flow is equal to the third moving average (75); otherwise save from zero ( 77 ) in the memory; Calculate the difference ( 72 ) from the second moving average minus the first moving average; Multiply ( 72 ) the difference with a third factor to obtain a product; and adding ( 88 ) of the product with the value in memory to obtain the expiration threshold. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder Anspruch 11, so weit sich Anspruch 11 auf Anspruch 10 rückbezieht, dadurch gekennzeichnet, dass der Inspirationsschwellenwert (4) während einer Zeitspanne (12, 13; 20, 21, 22, 23) kurz nach dem Umschalten in den Inspirationsmodus bis zum Ende des Inspirationsmodus gleich dem mit einem vierten Faktor multiplizierten Maximum des Luftflusses während der aktuellen Inspirationsphase plus dem mit einem fünften Faktor multiplizierten Umschaltmittelwert gewählt wird (106), wobei der vierte Faktor etwas kleiner als eins und die Summe aus dem viertem Faktor plus dem fünften Faktor gleich eins ist.Method according to claim 10 or claim 11, as far as claim 11 is based on claim 10, characterized in that the inspiration threshold value ( 4 ) during a period of time ( 12 . 13 ; 20 . 21 . 22 . 23 ) is selected to be equal to the fourth-multiplied maximum air flow during the current inspiratory phase plus the fifth-multiplied switch average (106), shortly after switching to the inspiratory mode until the end of the inspiratory mode, the fourth factor being slightly less than one and the sum of the fourth factor plus the fifth factor is equal to one. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inspirationsschwellenwert (4) während einer Zeitspanne (12, 13; 20, 21, 22, 23) kurz nach dem Umschalten in den Inspirationsmodus bis zum Ende des Inspirationsmodus gleich der Differenz aus dem Maximum des Luftflusses während der aktuellen Inspirationsphase minus einem dritten vorbestimmten Wert gewählt wird (105).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the inspiration threshold ( 4 ) during a period of time ( 12 . 13 ; 20 . 21 . 22 . 23 ) is selected to be equal to the difference between the maximum of the airflow during the current inspiratory phase minus a third predetermined value shortly after switching to the inspiratory mode until the end of the inspiratory mode ( 105 ). Verfahren gemäß Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Inspirationsschwellenwert während der Zeitspanne (12, 13; 20, 21, 22, 23) gemäß Anspruch 12 gewählt wird, wenn das Maximum des Luftflusses während der aktuellen Inspirationsphase größer als der Umschaltmittelwert ist (104) und andernfalls der Inspirationsschwellenwert während dieser Zeitspanne (12, 13; 20, 21, 22, 23) gemäß Anspruch 13 gewählt wird.Method according to claims 12 and 13, characterized in that the inspiratory threshold value during the period ( 12 . 13 ; 20 . 21 . 22 . 23 ) according to claim 12, if the maximum of the air flow during the current inspiration phase is greater than the switching mean value ( 104 ) and otherwise the inspiratory threshold during that period ( 12 . 13 ; 20 . 21 . 22 . 23 ) is selected according to claim 13. Beatmungsgerät mit: einem Lüfter (40); einem Drucksensor (36) zur Bestimmung des Überdrucks, unter dem Luft vom Lüfter (40) geliefert wird; einem Flusssensor (38) zur Messung des Luftflusses (1); einem Prozessor (39), der mit dem Drucksensor (36) und dem Flusssensor (38) verbunden ist und dem ein Drucksignal vom Drucksensor (36) und ein Luftflusssignal vom Flusssensor (38) zugeführt wird, wobei der Prozessor (39) eine Folge von Befehlen speichert, sodass der Prozessor (39) im Betrieb ein Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche durchführt.Ventilator with: a fan ( 40 ); a pressure sensor ( 36 ) for determining the overpressure, under the air from the fan ( 40 ) is delivered; a flow sensor ( 38 ) for measuring the air flow ( 1 ); a processor ( 39 ) connected to the pressure sensor ( 36 ) and the flow sensor ( 38 ) and a pressure signal from the pressure sensor ( 36 ) and an air flow signal from the flow sensor ( 38 ), wherein the processor ( 39 ) stores a sequence of instructions so that the processor ( 39 ) performs in operation a method according to any one of the preceding claims.
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